Plasty technologie, druhy, výroba a využití

Polymerní materiály, - vysoká chemické sloučeniny molekulární které se skládají z mnoha malomolekulyarnyh monomerů (jednotek) se stejnou strukturou. Často se používají polymery pro výrobu těchto monomerních složek: ethylen, vinylchlorid, vinildenhlorid, vinylacetátu, propylen, methylmethakrylát, tetrafluorethylen, styren, močoviny, melaminu, formaldehyd, fenol. V tomto článku se budeme diskutovat podrobněji, co polymerní materiály, stejně jako jejich chemické a fyzikální vlastnosti, rozdělení a typy.

typy polymerů

Znakem molekul tohoto materiálu je velké molekulové hmotnosti, což odpovídá následující hodnoty: M> 5 * 103. Sloučeniny s nižší úrovní tohoto parametru (M = 500 až 5.000), označované jako oligomery. U sloučenin s nízkou molekulovou hmotností je nižší než 500. Následující typy polymerních materiálů: syntetických a přírodních. Ta obvykle označuje přírodní kaučuk, slída, vlnu, azbest, celulózu, a t. D. Avšak, základní syntetické polymery zabírají mezeru, která se získá podle způsobu chemické syntézy sloučenin s nízkou molekulární úrovni. V závislosti na způsobu výroby vysokomolekulární materiály, jsou významní polymery, které jsou nebo polykondenzací nebo adiční reakci.

polymerizace

Tento proces je sdružení nízkomolekulárních složek ve vysoké molekulové hmotnosti, čímž se získá dlouhých řetězců. Množství úrovně polymerace - je počet „meru“ v molekulách kompozice. Nejčastěji, polymerní materiály obsahují od tisíců až desetitisíců jednotek. Polymerací, následující sloučeniny se často používají: polyethylen, polypropylen, polyvinylchlorid, polystyren, polytetrafluorethylen, polybutadien, a další.

polykondenzace

Tento proces je krok reakce, což je sloučenina nebo velký počet podobných monomerů, nebo dvojice odlišných skupin (A a B) v kondenzátory (makromolekul) za současného vzniku těchto vedlejších produktů: methylalkoholu, oxid uhličitý, chlorovodík, amoniak, vodu a a kol. Pomocí získaných polykondenzační silikony, polysulfony, polykarbonáty, aminoplasty, fenolové pryskyřice, polyestery, polyamidy a další polymerní materiály.

polyadice

V rámci tohoto procesu pochopit tvorbu polymerů ve více adičních reakcí monomerních složek, které obsahují reaktivní mez asociace, monomery nenasycených skupin (aktivní cykly nebo dvojnou vazbu). Na rozdíl od polykondenzace, polyadiční reakce probíhá bez vypouštění vedlejších produktů. Nejdůležitějším úkolem této technologie věří vytvrzování epoxidových pryskyřic a polyuretanů příjem.

klasifikace polymerů

V kompozici, všechny polymerní materiály se dělí na anorganické, organické a organokovové. První z těchto (silikátové sklo, slída, azbest, keramiky, atd) neobsahují atomový uhlík. Jsou základem oxidu hliníku, hořčíku, křemíku a podobně. D. Organické polymery obsahují nejrozsáhlejší třídu, které obsahují uhlík, vodík, dusík, síru, kyslík a halogen. Organokovové polymerní materiály - jsou sloučeniny, které jsou složeny z jiných než uvedených hlavních řetězců, a atomů křemíku, hliníku, titanu a dalších prvků, které mohou být v kombinaci s organickými radikály. Povaha takových kombinací nevyskytují. Je pouze syntetické polymery. Typickými zástupci této skupiny jsou sloučeniny na bázi silikonu, který hlavní řetězec je sestaven z atomů kyslíku a křemíku.

Pro získání polymerů s požadovanými vlastnostmi se často používají ve stavu techniky, nejsou „čisté“ substance, a jejich kombinace s organickými nebo anorganickými složkami. Dobrým příkladem je polymer stavebních materiálů: kovové plasty, skleněné vlákno, polymerní beton.

Struktura polymerů

Zvláštností vlastností těchto materiálů vzhledem k jejich struktuře, která, podle pořadí, je rozdělena do následujících skupin: lineární rozvětvené, lineární, prostorové molekulárními skupinami s velkým a velmi konkrétních geometrických struktur a schodiště. Pojďme se krátce prozkoumat každou z nich.

Polymerní materiály s lineární rozvětvené struktury, než jsou molekuly hlavního řetězce mají boční větve. Takové polymery zahrnují polypropylen a polyisobutylenu.

Materiály s lineární strukturou mají dlouhou cikcak nebo stočené do šroubovice řetězce. Jejich makromolekuly především vyznačuje opakování půdy v jedné strukturní jednotky nebo skupiny jednotek chemického řetězce. Polymery s lineární strukturou charakterizována přítomností extrémně dlouhých makromolekul s podstatným rozdílem v povaze vazeb v řetězci a mezi nimi. Máme na mysli intermolekulární a chemické vazby. Makromolekuly, jako materiál je velmi flexibilní. A tato vlastnost je základem polymerních řetězců, což vede ke kvalitativně nové vlastnosti: vysokou pružnost, stejně jako nepřítomnost křehkosti ve vytvrzeném stavu.

A teď jsme se dozvěděli, že tyto polymerní materiály s prostorovou strukturou. Tyto látky tvoří spojením k sobě makromolekuly silných chemických vazeb v příčném směru. Výsledkem je čistý konstrukce, který má nestejnoměrný rámec prostorové mřížky. Polymery tohoto typu mají vyšší tepelnou odolnost a tuhost než lineární. Tyto materiály jsou základem pro mnoho nekovových stavebních materiálů.

Molekuly polymerních materiálů se strukturou žebříku složené z páru řetězců, které jsou spojeny prostřednictvím chemické vazby. Tyto zahrnují silikonové polymery, které se vyznačují zvýšenou tuhostí, odolnosti proti teplu, kromě toho, že nejsou v interakci s organickými rozpouštědly.

Fázové složení polymerů

Tyto materiály jsou systémy, které se skládají z amorfních a krystalických oblastí. První z nich přispívá ke snížení tuhosti, je pružný polymer, který je schopen velkých deformací reverzibilní povahy. Krystalická fáze přispívá ke zvýšení jejich pevnost, tvrdost, modul pružnosti a další parametry, při minimalizaci látka molekulární flexibilitu. Poměr objemu všech těchto oblastí na celkový objem se nazývá stupeň krystalizace, přičemž hladina maximální (80%) jsou polypropyleny, fluorované polymery, polyethyleny s vysokou hustotou. Nižší stupeň je stupeň krystalizace má polyvinylchloridy, polyethylenů o nízké hustotě.

V závislosti na chování polymerních materiálů po zahřátí, které mohou být rozděleny do termosety a termoplasty.

termosetové polymery

Tyto primární materiály mají lineární strukturu. Při zahřátí, změknou, ale změny struktury v prostorové a materiálu se převede na pevné látky v důsledku netěsností v chemických reakcích. V budoucnu tato kvalita je zachována. Na tomto principu polymerních kompozitních materiálů. Jejich následná topení neměkne materiál, a vede pouze k jeho degradaci. Připraven teplem tvrditelné směsi nerozpouští nebo taveniny, takže je nepřijatelné pro recyklaci. Při tomto typu materiálu obsahují epoxidové silikony, fenol-formaldehyd a další pryskyřice.

termoplastické polymery

Tyto materiály při zahřívání, nejprve změkčit a tavit a následném ochlazení ztuhne. Termoplastické polymery, kdy toto zpracování nejsou podrobeny chemickým změnám. To je proces zcela reverzibilní. Látky tohoto typu jsou lineární nebo rozvětvené lineární struktura makromolekul, mezi něž patří malá síla, a tam je absolutně žádné chemické vazby. Ty zahrnují polyethylen, polyamid, polystyren, a další. Technologie polymerních materiálů, jako je například termoplastický poskytuje pro jejich výrobu vstřikováním ve vodě chlazení formy lisování, vytlačování, vyfukování, a dalšími metodami.

chemické vlastnosti

Tyto polymery mohou mít tzv za následujících podmínek: pevné, kapalné, amorfní, krystalické fáze, a vysoce elastické, viskózní elastické deformaci skla. Rozšířené používání polymerních materiálů vzhledem k jejich vysoké odolnosti vůči různým agresivním látkám, jako jsou například koncentrované kyseliny a louhy. Oni nejsou citlivé na elektrochemické koroze. Kromě toho, se zvyšující se molekulovou hmotností materiálu je snížení rozpustnosti v organických rozpouštědlech. A polymery, které mají prostorovou strukturu, obvykle nejsou vystaveny uvedené tekutiny.

fyzikální vlastnosti

Většina polymerů jsou izolátory, kromě toho, že jsou nemagnetické materiály. Ze všech použitých konstrukčních materiálů pouze mají nejnižší tepelnou vodivost a maximální tepelnou kapacitu a tepelnou smrštivost (asi dvacetkrát větší, než je kov). Důvodem ztráty těsnosti různých těsnicích sestav při nízkých teplotách, je tzv vitrifikace guma, stejně jako dramatický rozdíl mezi koeficienty roztažnosti kovu a kaučuku v keramickým stavu.

mechanické vlastnosti

Polymerní materiály mají široké spektrum mechanických vlastností, které jsou vysoce závislé na jejich struktuře. Nezávisle na tomto nastavení, velký vliv na mechanické vlastnosti materiálu mohou mít celou řadu externích faktorů. Mezi ně patří :. teplota, frekvence, doba trvání, nebo rychlost nakládky, druh namáhané stavu, tlak, povaha prostředí, tepelné zpracování, atd zvláštnost mechanických vlastností polymerních materiálů je jejich relativně vysoká pevnost při velmi nízké tuhosti (ve srovnání s kovy).

Tyto polymery mohou být rozděleny do pevné látky, což odpovídá modulu pružnosti E = 1,10 GPa (vlákno, film, plast), a měkkého elastomerního materiálu, modul pružnosti je E = 1-10 MPa (guma). A mechanismus zničení oba jsou odlišné.

Pro polymerní materiály, které se vyznačují výraznou anizotropie vlastností, stejně jako snížení pevnosti, vývoj tečení za předpokladu, prodlouženou zatížení. Zároveň mají poměrně vysokou odolnost vůči únavě. Ve srovnání s kovy, které jsou více silná závislost mechanických vlastností na teplotě. Jednou z hlavních vlastností polymerních materiálů je deformovatelnost (tažnost). Podle tohoto parametru v širokém rozmezí teplot přijatých k vyhodnocení jejich základní provozní a technologické vlastnosti.

Polymerní materiály na podlahu

Nyní, za jedno provedení praktické aplikaci polymerů, popisující všechny možné řadu těchto materiálů. Tyto látky našly široké uplatnění při výstavbě a opravách a dokončovacích prací, zejména v nátěru podlah. Obrovská popularita je vzhledem k vlastnostem dané látky: jsou odolné proti oděru, maloteploprovodny, mají malou nasákavost, dostatečně silná a pevná, mají vysokou kvalitu laku. Výroba polymerních materiálů mohou být rozděleny do tří skupin: linolea (válců), plechové a potěrové směsi zařízení. Nyní pojďme stručně podívat na každou z nich.

Linoleum produkovány různými typy plniv a polymerů. Jejich prostředek může také obsahovat změkčovadla, pomocné prostředky pro zpracování, a pigmenty. V závislosti na druhu polymerního materiálu, rozlišit polyester (Gliphtal), polyvinylchlorid, pryž, kolloksilinovye a jiné povlaky. Kromě toho konstrukčně rozdělena na nepodložený a zvuko-, izolační základem unilamelární a multilamelární, s hladkým, vlnité a vlněný povrchu a jedno- a multi-barvy.

Obkladové materiály vyrobené na bázi polymerních složek, mají velmi nízkou odolnost proti otěru, chemickou odolnost a trvanlivost. V závislosti na druhu suroviny, tento typ polymerních produktů jsou rozděleny do kumaronopolivinilhloridnye kumaron, PVC, kaučuku, fenolitovye, asfaltových dlaždic, stejně jako třískové desky a vláknité desky.

Materiály pro potěry jsou velmi pohodlné a hygienické použití, mají vysokou pevnost. Tyto směsi mohou být rozděleny do polymerem, polymerbetonu a polyvinylacetát.